Программа прогнозирования скорости - Velocity prediction program

А программа прогнозирования скорости (VPP) - это компьютерная программа, которая выполняет парусная яхта в различных ветер условия по балансировка корпус и парусные силы. VPP используются дизайнеры яхт, судостроители, тестеры моделей, моряки, парусники, также Кубок Америки команды, чтобы спрогнозировать характеристики парусника до того, как он будет построен или до серьезных модификаций.

Фон

Первый VPP был разработан в Массачусетский Институт Технологий в начале 1970-х годов, когда Коммодор Х. Ирвинг Пратт финансируемое исследование для прогнозирования производительности «парусной яхты с учетом ее корпуса, такелажа и геометрии планки».

Методология

VPP - это итеративные программы, которые для начала работы требуют обоснованных предположений о начальных параметрах. Обычно VPP состоят из двух механизмов: модель лодки и алгоритм решения.

Первоначальные предположения о параметрах, включая скорость лодки (Vs), угол крена (Φ), количество рифов и плоскостность паруса вводятся в модель лодки. Используя эти входные параметры, алгоритм решения вычисляет разницу между движущей силой парусов и сопротивлением корпуса. Он также рассчитывает восстанавливающий момент, создаваемый корпусом, и рабочий угол крена.

Поскольку движущая сила и сила сопротивления вряд ли будут равны на первой итерации, алгоритм решения несет ответственность за настройку входных параметров и балансировку сил до достижения максимально возможной скорости при каждом истинном угле ветра.

Модель гидродинамической силы

Силы сопротивления, действующие на корпус и его придатки (киль, руль направления и другие плавники), можно разделить на ряд более мелких компонентов.

  1. Вязкое сопротивление - Этот тип сопротивления также известен как «поверхностное трение», поскольку считается, что он полностью обусловлен сопротивлением трения молекул воды, создающих силу, когда они скользят по смоченной поверхности корпуса и его придатков. Этот тип сопротивления масштабируется пропорционально смоченной поверхности и является одним из двух составляющих сопротивления корпуса.
  2. Остаточное сопротивление - Устойчивость к остаткам включает все остальные типы сопротивления на вертикальном голом корпусе на спокойной воде. Причина такой группировки заключается в том, что из всех типов гидродинамического сопротивления, оказываемого корпусу лодки в движении, можно чисто изолировать только вязкое сопротивление, поскольку оно масштабируется пропорционально площади смоченной поверхности. Таким образом, сопротивление остатков состоит в основном из волнового сопротивления, образования вихрей и крупномасштабного разделения, которые слишком сложны, чтобы их можно было определить эмпирически с учетом предварительных знаний о геометрии корпуса. Эти типы сопротивления можно определить только путем модельных испытаний.
  3. Индуцированное сопротивление - Индуцированное сопротивление является результатом несовершенной или небесконечной подъемной поверхности (в данном случае киля, руля направления и любых других придатков). Когда подъемная сила создается в трех измерениях, образуется замкнутый контур циркуляции, который создает поток вниз. Эта нисходящая струя изменяет скорость набегающего потока, вращая ее вниз по направлению к нисходящей струе. Этот новый угол приводит к небольшому увеличению сопротивления, поскольку он имеет компонент в направлении набегающего потока.
  4. Пятка, вызванная сопротивлением - Когда парусная яхта кренится, необходимо внести поправки в базовое сопротивление корпуса из-за измененной геометрии корпуса, все из которых охватываются этим термином. Первое изменение - это площадь смачиваемой поверхности корпуса, которая при увеличении приведет к увеличению вязкого сопротивления. Однако более значительными являются изменения остаточного сопротивления при крене. Подводная часть корпуса больше не будет симметричной и обычно приводит к увеличению остаточного сопротивления. Это особенно верно, если есть серьезные изменения в отношении балки к осадке или продольного центра плавучести.
  5. Добавлено сопротивление в волнах (РAW) - этот элемент представляет собой вычисленное или экспериментально полученное сопротивление из-за движения яхты на морском пути. Это сопротивление можно рассматривать как фактор либо истинной скорости ветра (VТ) или физических характеристик яхты.

Модель аэродинамической силы

  1. Подъем с парусов
  2. Тащить паруса
  3. Индуцированное сопротивление

Решение и оптимизация

VPP определяют характеристики яхты, разрешая все силы и моменты, действующие на яхту. Моменты тангажа и рыскания можно принять равными нулю для простоты.

Презентация

VPP производят большой объем данных, поэтому представление этих данных требует особого внимания. Хотя табличные данные могут быть полезны для определения конкретных значений, наиболее распространенным способом представления выходных данных VPP является полярный график.[1]

Использует

Дизайн парусной яхты

Парусная яхта для инвалидов

VPP используются различными парусными организациями для оценки теоретических характеристик лодки, а затем для определения «гандикапов», позволяющих лодкам разных стилей и размеров участвовать в гонках друг против друга. IOR и IMS правила инвалидности были одними из первых, кто принял VPP. В Соединенных Штатах наиболее распространенным правилом для инвалидов является правило PHRF, разработанное и продвигаемое Ассоциацией парусного спорта США.[2] В то время как большинство других правил не принимают во внимание прошлые результаты, PHRF отличается тем, что позволяет капитанам запрашивать сокращение гандикапа после серии плохих результатов гонок. В Европе наиболее распространенной системой определения гандикапов сегодня является правило IRC.[3]

Коммерческие VPP

  • WinDesign
  • АХВПП
  • Анализатор яхт Sailfish

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Полярная карта Moonbeam VPP
  2. ^ "Флот Соединенных Штатов для гонок с гандикапом". Парусная ассоциация США. Архивировано из оригинал на 2012-03-10. Получено 2012-04-04.
  3. ^ «Рейтинг IRC». IRC. Архивировано из оригинал на 2012-03-23. Получено 2012-04-04.
  • Claughton, AR; Wellicome, JF; Шеной, Р. А. (2006). Дизайн парусной яхты: теория. Саутгемптон, Великобритания. С. 109–143. ISBN  0-85432-829-7.

внешняя ссылка